基于蒙特卡罗法的移动传感器网络定位算法研究

发布时间：2017-05-11 14:09

  本文关键词：基于蒙特卡罗法的移动传感器网络定位算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线传感器网络是由大量的具有感知、计算和通信能力的传感器节点组成的多跳自组织网络。根据节点是否可移动，无线传感器网络分为静态和移动传感器网络。与静态传感器网络相比，具有机动能力的移动传感器网络凭借灵活自组网、鲁棒性强等特点而被广泛地应用于军事、生物医药、环境监测等多个科学领域。在这些实际应用中，节点位置信息的获取是前提条件，没有位置信息对于它们来说是毫无意义的。因此，致力于研究移动传感器网络定位技术具有重要的理论意义和应用价值。 本文首先对目前已有的移动定位算法进行了分类介绍，并详细阐述了基于蒙特卡罗方法的移动定位算法，其中包括蒙特卡罗方法的理论推导与分析、蒙特卡罗方法在移动传感器网络定位技术中的应用原理和具体的实现流程，同时指出了现有移动定位算法中存在的问题。 然后，针对蒙特卡罗定位算法在稀疏网络环境中采样效率低的问题，提出了基于虚拟信标选举的改进算法。该算法通过引进遗传算法中的交叉和变异操作来间接增加信标节点的数量和改善重采样带来的粒子退化问题；再利用未知节点与信标节点的距离信息对样本区分对待。大量的仿真实验结果表明，该算法在信标节点分布稀疏的网络环境下，能够有效提高节点的定位效果。 最后，针对定位算法的执行效率低和计算复杂度高的问题，提出了一种动态采样的改进算法。该算法将Kullback-Leibler距离视为节点真实位置与估计位置的差限概率，根据采样区域计算基于差限概率所需的样本个数；再利用信标节点的连通度信息对样本进行区分，从而计算节点的位置坐标。仿真结果表明，该算法不仅减少了节点定位过程中的时间消耗，而且提高了整个网络的定位精度。
【关键词】：移动传感器网络 节点定位 蒙特卡罗 虚拟信标 自适应采样
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 传感器节点的定位原理11-16
• 1.2.1 基于测距的定位11-14
• 1.2.2 非测距的定位14-16
• 1.3 移动传感器网络定位算法研究现状16-18
• 1.3.1 仅信标节点移动的定位算法16-17
• 1.3.2 仅未知节点移动的定位算法17
• 1.3.3 信标节点/未知节点均移动的定位算法17-18
• 1.4 论文的主要工作18-19
• 1.5 论文的结构安排19-21
• 第2章 基于蒙特卡罗法的移动定位算法21-32
• 2.1 移动传感器网络定位技术21-22
• 2.1.1 移动传感器网络定位问题描述21-22
• 2.1.2 移动传感器网络定位特点22
• 2.2 蒙特卡罗方法22-27
• 2.2.1 蒙特卡罗方法的基本原理23-25
• 2.2.2 重要性采样25
• 2.2.3 序列重要性采样25-27
• 2.3 基于蒙特卡罗法的定位算法27-30
• 2.3.1 蒙特卡罗定位算法的具体实现27-29
• 2.3.2 蒙特卡罗定位算法的优点29-30
• 2.3.3 蒙特卡罗定位算法存在的问题30
• 2.4 移动传感器网络定位算法的评价标准30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 基于虚拟信标选举的蒙特卡罗定位算法研究32-43
• 3.1 基于虚拟信标选举的蒙特卡罗定位算法思路32-35
• 3.1.1 节点的运动模型32-33
• 3.1.2 虚拟信标选举的理论模型33-34
• 3.1.3 加权采样的数学模型34-35
• 3.2 基于虚拟信标选举的蒙特卡罗定位算法35-39
• 3.2.1 基于虚拟信标选举的定位问题描述35-36
• 3.2.2 基于虚拟信标选举的蒙特卡罗定位算法实现36-39
• 3.3 实验仿真结果及分析39-42
• 3.3.1 仿真参数的设置39
• 3.3.2 仿真结果与分析39-42
• 3.3.3 实验结果总结42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 基于自适应采样的蒙特卡罗定位算法研究43-55
• 4.1 基于自适应采样的蒙特卡罗定位算法思路43-45
• 4.1.1 自适应采样的理论模型43-45
• 4.1.2 样本权值分配策略45
• 4.2 基于自适应采样的蒙特卡罗定位算法实现45-49
• 4.2.1 初始化阶段46-47
• 4.2.2 预测阶段47-48
• 4.2.3 过滤阶段48
• 4.2.4 位置估计阶段48-49
• 4.3 实验仿真结果及分析49-54
• 4.3.1 仿真参数的设置49
• 4.3.2 仿真结果及分析49-53
• 4.3.3 实验结果总结53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 总结55-57
• 参考文献57-62
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 任丽婕;无线传感器网络中节点部署优化算法研究[D];中国海洋大学;2009年

2 彭保;无线传感器网络移动节点定位及安全定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

  本文关键词：基于蒙特卡罗法的移动传感器网络定位算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：357399